С 1977 по 1992 год юго-восточная африканская страна Мозамбик была охвачена гражданской войной, в ходе которой обе стороны финансировали свои усилия за счет охоты на слонов африканской саванны ради их слоновой кости. В результате интенсивного браконьерства популяция слонов в Национальном парке Горонгоза сократилась на 90 процентов.
Ученые сообщили на этой неделе о другом непредвиденном воздействии на животных. После конфликта самки слонов без бивней стали встречаться гораздо чаще. Изучив популяционные записи и генетический материал слонов, обитающих в парках, исследователи обнаружили, что этот признак быстро вырос в ответ на браконьерство, и определили несколько генов, которые могут его вызывать.
"Это исследование подчеркивает повсеместное влияние человека на древо жизни", - говорит Шейн Кэмпбелл-Статон, эволюционный биолог из Принстонского университета, опубликовавший результаты исследования 21 октября в журнале Science. "Даже самые крупные организмы на планете не просто страдают от сокращения популяции... мы буквально меняем траекторию их эволюции".
Существует множество примеров эволюции животных в ответ на деятельность человека: от мотыльков, потемневших от смога промышленной революции, до ящериц, повысивших свою теплоустойчивость, чтобы выжить в знойных городах, и насекомых, ставших устойчивыми к пестицидам. "Большинство из того, что мы знаем, получено от относительно мелких животных, которые очень многочисленны и имеют очень быструю генерацию, - говорит Кэмпбелл-Статон. Эти изменения труднее отследить у крупных, долгоживущих животных, которые размножаются медленно, например, у слонов".
После окончания гражданской войны в Мозамбике люди стали замечать, что в Национальном парке Горонгоза все чаще стали встречаться слоны без бивней. Однако, как понял Кэмпбелл-Статон, мало что было известно о том, какие генетические изменения могли вызвать это явление.
Чтобы разобраться в этой загадке, он и его команда изучили фотографии и видеозаписи слонов в парке, сделанные до конфликта, а также более поздние наблюдения. Как правило, слоны редко рождаются без способности развивать бивни, и этот признак наблюдается только у самок. До войны в популяции слонов парка уже было необычно много самок без бивней, что, возможно, было следствием охотничьей практики прошлых лет. Однако после войны доля самок без бивней увеличилась почти в три раза и достигла 50,9 процента.
"Вопрос в том, действительно ли это естественный отбор, благоприятствующий самкам без клыков, или это просто случайность, вызванная сокращением популяции в целом", - говорит Кэмпбелл-Статон.
Он и его коллеги провели компьютерное моделирование убывающей популяции с 1972 по 2000 год. Они пришли к выводу, что вероятность появления популяции, в которой половина самок не имеет бивней, очень мала, если только эта особенность не дает слонам преимущества в выживании.
Исследователи подозревали, что мутации, ответственные за отсутствие бивней, являются доминантными, то есть для того, чтобы привести к отсутствию бивней у самок слонов, достаточно одной копии аномальных генов, а для самцов они смертельны. В подтверждение этой идеи они заметили, что у слонов-матерей с бивнями не было безбивневых дочерей.
С другой стороны, слоны без бивней должны иметь одну аномальную копию гена, унаследованную от матери, и одну нормальную копию, унаследованную от отца. Это означает, что у безносой матери есть 50-процентный шанс передать этот признак своему потомству. Конечно, исследователи обнаружили, что слоны, родившиеся от безносых матерей, чаще были самками (ген смертелен у самцов), и около половины этих дочерей были безносыми.
Затем Кэмпбелл-Статон и его команда занялись поиском различий в геномах слонов с бивнями и без бивней. Они обнаружили два гена, связанных с развитием зубов, которые могли способствовать появлению беззубых самок. Один из них, называемый MEP1a, играет роль в формировании дентина - слоя ткани, окружающего пульпу зуба.
Другой ген известен как AMELX и участвует в производстве эмали. У людей аномалии в этом гене и нескольких близких к нему вызывают синдром, который смертелен для мужчин и может препятствовать росту боковых верхнечелюстных резцов, которые примерно соответствуют слоновьим бивням, у женщин.
По словам Кэмпбелл-Статона, еще предстоит выяснить точную природу генетических предпосылок отсутствия бивней у самок слонов парка. Другой открытый вопрос - может ли то же самое произойти у других видов слонов, которым также угрожает браконьерство, - добавляет Джон Поулсен, эколог из Университета Дьюка, который изучает, как африканские лесные слоны подвергаются воздействию человека, и не принимал участия в новом исследовании. Тем не менее, говорит он, обнаружение столь быстрой эволюции у слонов Мозамбика "просто поразительно".
Когда я впервые прочитал статью, моей первой мыслью было: "Ого, это внушает надежду на сохранение биоразнообразия; возможно, такие виды, как слон, которые действительно медленно размножаются, могут быстро адаптироваться к антропогенному давлению", - говорит Поулсен. Однако данные о том, что самцы не могут развить этот признак, вызывают беспокойство, особенно если учесть, что слоны-самцы и так чаще становятся мишенью браконьеров из-за своих более крупных бивней. Возможно, что обилие самок без бивней может усилить давление браконьеров на слонов-самцов.
"Это ставит нас в затруднительное положение", - говорит Поулсен. "Это также означает, что мы не можем полагаться на эволюцию, чтобы избавиться от проблемы неустойчивого убийства слонов... нам все еще нужно управление и нам все еще нужны политические усилия, чтобы попытаться сохранить слонов".
Эволюция отсутствия бивней у слонов может иметь далеко идущие последствия и для других видов. Бивни для слонов - это что-то вроде швейцарского армейского ножа, говорит Кэмпбелл-Статон. Слоны используют свои бивни для выполнения различных задач, включая снятие коры с деревьев и рытье подземных минералов и источников воды. Эти действия могут открыть среду обитания для других животных, уничтожить деревья, дать возможность расти другим видам растений и иметь множество других сложных экологических последствий.
"Если у слонов не будет этого ключевого инструмента для оказания этих важных услуг, что тогда произойдет с остальной экосистемой?". говорит Кэмпбелл-Статон.
В последние годы популяция слонов в Национальном парке Горонгоза выросла, а распространенность безносости начала снижаться. Тем не менее, животные растут медленно, и для вынашивания потомства им требуется почти два года. Возможно, слоны быстро эволюционировали в ответ на браконьерство, говорит Кэмпбелл-Статон, но им потребуется гораздо больше времени, чтобы восстановить свою численность и играть ту же роль в экосистеме, которую они играли до войны.